粉體工業(yè)是重要的基礎(chǔ)原料工業(yè)，在一些高分子材料工業(yè)及高聚物復(fù)合材料領(lǐng)域中,，粉體常常用作無機礦物填料,。不僅降低了材料的生產(chǎn)成本,，而且還能提高復(fù)合材料的力學(xué)性能以及穩(wěn)定性，甚至可以賦于材料某些特殊的物理化學(xué)性能,，如耐腐蝕性,、絕緣性和阻燃性等。

但是由于無機粉體與有機高聚物的界面性質(zhì)不同,，因此當(dāng)以無機粉體作為填充物時,，除了需要相關(guān)的粒度和粒度分布要求之外，還必須對其表面進(jìn)行改性,，以改善其表面的物理化學(xué)特性,，使其趨近基體的表面特性提高其在基體中的分散性，從而提高材料的力學(xué)性能及綜合性能,。

偶聯(lián)劑的分類

無機粉體改性需要用表面改性劑,，表面改性劑的種類很多，偶聯(lián)劑是應(yīng)用最多的一種,。在填充體系中起到分散,、偶聯(lián)、增容,、補強等作用,。偶聯(lián)劑的種類繁多，按其組成成分可分為：硅烷偶聯(lián)劑,、鈦酸酯偶聯(lián)劑,、鋁酸酯偶聯(lián)劑、雙金屬偶聯(lián)劑,、磷酸酯偶聯(lián)劑,、硼酸酯偶聯(lián)劑,、鉻絡(luò)合物及其它高級脂肪酸,、醇、酯的偶聯(lián)劑等,目前應(yīng)用范圍最廣的是硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑,。

偶聯(lián)劑改性機理

偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)的最大特點是分子中具有能分別與無機物和有機物反應(yīng)的兩種性質(zhì)不同的官能團(tuán)的低分子化合物,。其分子中含有化學(xué)性質(zhì)不相同的兩個基團(tuán)，一個基團(tuán)親無機物,，易于無機粉體表面起化學(xué)反應(yīng),；另一個基團(tuán)親有機物，能與聚合物起化學(xué)反應(yīng),，生成化學(xué)鍵,。因此偶聯(lián)劑又被稱為“分子橋”，用于改善無機粉體和有機物之間的界面作用,，從而大大提高材料的各方面性能,。

1硅烷偶聯(lián)劑

硅烷偶聯(lián)劑是人們研究最早,、應(yīng)用最早的偶聯(lián)劑。它是近年來發(fā)展較快的一類有機硅產(chǎn)品,，其品種繁多,，結(jié)構(gòu)新穎，僅已知結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品就有百余種,。其通式為RnSiX（4-n）,，式中R為非水解的、可與高分子聚合物結(jié)合的有機官能團(tuán),。如甲基,、乙烯基、氨基,、環(huán)氧基,、巰基、丙烯酰氧丙基等,。X為可水解基團(tuán),，遇水溶液、空氣中的水分或無機物表面吸附的水分均可引起分解,，與無機物表面有較好的反應(yīng)性,。典型的X基團(tuán)有甲氧基、乙氧基,、烷氧基,、芳氧基、�,；�,、氯基等。作用機理大致分以下3步：（1）X基水解為羥基,；（2）羥基與無機物表面存在的羥基生成氫鍵或脫水成醚鍵,；（3）R基與有機物相結(jié)合。

硅烷偶聯(lián)劑主要應(yīng)用于陶土,、滑石粉,、硅灰石、炭黑,、白炭黑,、石英、鋁粉,、鐵粉,、氫氧化鋁、二氧化硅、云母,、玻璃微珠等無機粉體的表面處理中,，但不適用于碳酸鈣。

2鈦酸酯偶聯(lián)劑

鈦酸酯偶聯(lián)劑是70年代后期由美國肯利奇石油化學(xué)公司開發(fā)的一種偶聯(lián)劑,。對于熱塑型聚合物和干燥的填料有良好的偶聯(lián)效果,。這類偶聯(lián)劑的通式為RO(4-n)Ti(OX-R’-Y)n(n=2,3)。RO-是可水解的短鏈烷氧基,，能與無機物表面羥基起反應(yīng),，；-O區(qū)可與帶羧基的聚合物發(fā)生酯交換反應(yīng),，或與環(huán)氧樹脂中的羧基進(jìn)行酯化反應(yīng),，使填充劑、鈦酸酯和聚合物三者交聯(lián),。OX-決定鈦酸酯所具有的特殊功能,，可以是羧基、烷氧基,、磺酸基,、磷基等。鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用應(yīng)歸結(jié)于它對界面的影響,，即它能在無機填料和有機聚合物之間形成化學(xué)橋鍵,，這種偶聯(lián)劑的特點是能在填料表面形成單分子層而不會形成多分子層，并且由于其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點,，使鈦酸酯偶聯(lián)劑具有表面改性效果,。

鈦酸酯偶聯(lián)劑可用來處理碳酸鈣、滑石粉,、硫酸鋇,、氫氧化鋁等無機粉體填料。

3鋁酸酯偶聯(lián)劑

鋁酸酯偶聯(lián)劑是由福建師范大學(xué)研制出的一種新型偶聯(lián)劑,，其結(jié)構(gòu)與鈦酸酯偶聯(lián)劑類似,，分子中存在兩類活性基團(tuán)，一類可與無機填料表面作用,；另一類可與樹脂分子纏結(jié),。鋁酸酯偶聯(lián)劑化學(xué)通式為

其中Dn代表配位基團(tuán),；RO能與無機粉體發(fā)生反應(yīng),；COR為與高聚物基料作用的基團(tuán)。

適用于碳酸鈣,、硅灰石,、滑石粉、高嶺土,、膨潤土,、石膏粉,、氧化鋁、氫氧化鋁等無機粉體和氧化鐵紅,、鋅鋇白,、鈦白粉等顏料的表面改性。